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微重力状态下骨量丢失对抗措施的研究进展

2017-01-14郑平李红梅

中国骨质疏松杂志 2017年9期
关键词:骨量成骨细胞航天

郑平 李红梅

战略支援部队航天系统部航天城门诊部,北京 100094

在微重力环境,人体所发生的一系列适应性改变中,大部分系统的变化具有一定自限性,在航天飞行中会达到新的平衡状态,不再继续发展,只有骨骼系统的变化呈现出进行性的过程,一名宇航员太空中1个月的骨量丢失等于地面上一名绝经期妇女1年的骨量丢失。因此,长期的失重环境,骨矿盐的持续丢失是航天飞行中人类所面临的严重生理反应之一,也是妨碍人类长期太空停留和探索外星球的主要障碍之一。所以,失重骨量丢失防治措施的研究是航天医学的重要课题。

在人的一生中,骨代谢(骨吸收和新骨形成)是不断进行的过程,以适应人体负重的情况。微重力性骨量丢失不同于老年性骨质疏松,是一种局部力学信号转导起主导作用、并受多层次调节的复杂变化过程[1],是特殊的废用性骨质疏松和继发性骨质疏松。人们通过对大鼠尾部悬吊以及人类头低位卧床模拟微重力模型,发现微重力在转录水平上抑制骨髓间充质干细胞增值和成骨分化、间充质干细胞生长和分化信号分子ERK1/2和AKT的磷酸化水平及p85β表达下降、诱导成骨细胞骨架系统解聚重排、降低成骨细胞内钙离子浓度及caM KII信号通路、过度代偿性消耗自身物质抑制成骨细胞分化、阻碍成骨细胞周期进程等,另一方面,微重力下骨破坏增多,导致尿钙分泌增加,小肠钙离子吸收减少,血清钙离子浓度升高,从而血清甲状旁腺素和骨化三醇水平降低,抑制骨形成。基于上述机理,人们积极探寻其对抗措施,如物理干预、药物与营养等。笔者重点综述上述干预措施防治骨量丢失方面的作用。

1 物理对抗措施

1.1 体育锻炼

体育锻炼作为航天飞行中骨量丢失的对抗措施已经研究了40余年。在俄罗斯和平号空间站的研究显示跑步机和蹬车运动并未阻止骨量丢失和人体钙的丢失,其原因是因为没有阻力对抗运动[2]。国际空间站(ISS)应用“临时”阻力训练系统(iRED)进行首次飞行研究,骨量丢失结果与俄罗斯和平号空间站结果相仿[3];尽管如此,WISE卧床试验(2008年)发现阻力训练联合有氧训练虽然不能阻止骨吸收,但是促进骨生成,从而维持骨密度[4]。进一步的太空飞行阻力训练研究是2006年至2009年间由ISS进行的利用高级阻力训练系统(ARED)与iRED相比较的研究。ARED考虑到最大限度地模拟暴露于地面重力的情况(包括坐位时重力的影响),其装置在内部飞轮上提供273kg[5](于地面正常重力时称量)的持久负荷力,而iRED装置提供的是临时性非持续的136kg[6](于地面正常重力时称量)的负荷力。另外,ARED组的热量摄入大于WHO预测值的90%,维生素D补充量为800IU,而iRED组的热量摄入是WHO预测值的70%~80%,维生素D的补充量为400IU[6]。试验结果显示ARED组飞行返回后宇航员体重无下降,机体肌肉比例增加、脂肪比例减少,血清钙离子浓度、尿中钙离子浓度及骨吸收较飞行前无明显变化,而骨生成明显增加[6],并且平均每月骨密度减少从1.0%(iRED组)降至0.3%~0.5%,后者主要源于ARED组采取大剂量持久负荷力[6]。

1.2 振动

2008年至2010年间,研究者们发现低频振动在保护动物和人体非废用性骨量丢失方面很有前景[7];但是,在头低卧位试验中(微重力模拟实验)保护骨量丢失的效果却很有限。通过研究,普遍认为高频振动(常用于与阻力训练相结合)可以有效地保护模拟微重力(头低卧位、尾部悬吊、后肢去负荷)条件下的骨与肌肉[8]。Belavy等[9]通过20名男性受试者56 d卧床试验研究发现,阻力训练联合振动装置(足部施加阻力并全身振动)较单独阻力训练更为有效地预防骨量丢失。但是,反复高频振动的暴露有潜在损伤神经细胞的风险,所以高频振动联合阻力训练这一措施一直存在争议。前期研究多只限于固定频率的振动刺激,骨骼在正常接受应力刺激时,通常为不固定频率,可变频率的应力刺激更接近生理条件下应力刺激状态,可能对成骨效应的影响更佳。2014年陶飞飞等[10]观察变频振动在模拟微重力环境下对体外培养成骨细胞增殖和分化的影响,发现变频振动对成骨细胞的增殖和分化功能具有保护作用,为机械振动刺激防治微重力环境下骨量丢失提供了理论和实验依据。

1.3 人工重力

超重力负荷阻力训练作为对抗微重力的重要措施,已证实其对骨骼肌和心血管系统的益处,但是对骨骼的作用仍有待研究。Stenger等通过21 d头低位卧床试验,受试者每天1 h接受离心装置心脏水平1 g重力、足部水平2.5 g重力,结果发现该人工重力水平对肌肉、心血管系统有益处[11,12],而对骨代谢无影响[13]。Rittweger等[14]利用短臂离心装置对头低卧位的11人施加1 g人工重力(5 min一阵,共6阵,每天1次,共5 d),发现明显的肌肉和骨骼的分解代谢变化,而这些变化并没有因为施加人工重力而改变。以上试验对肌肉的不同结果可能是因为施加重力不同所导致。在2010年至2011年间,Belav等[15]通过卧床试验发现超重力负荷阻力训练联合躯体振动较单纯超重力负荷阻力训练可更好地阻止长期头低位卧床后某些特定部位的骨量丢失。

2 营养

尽管普遍认为体育锻炼是骨量丢失的主要对抗措施,而营养支持却独立于其他对抗措施来维持骨健康[16]。比如,双膦酸盐治疗时需要补充丰富的钙和维生素D,这样钙不会被骨吸收的药理抑制作用所破坏。在所有的情况下,营养支持均可以减少微重力对骨的不良作用。尽管充足的钙摄入很重要,但是过量的钙补给没有抑制微重力导致的骨量丢失。这一结果可能是因为骨去矿化作用,后者抑制甲状旁腺素的分泌和25-羟维生素D向1,25-二羟维生素D的转化,而二者能够抑制骨吸收。这里主要讨论几种主要的营养支持对抗措施。

2.1 维生素

2.1.1维生素D:无论在地面还是太空,维生素D缺乏均会对骨造成不利影响。尽管宇宙中没有紫外线,Leach等和Smith等通过航天员84d[17]、115d[18]和更长的时间段(128~195 d)[19]太空中摄入维生素D含量减少的饮食后发现其血液中维生素D储存量减少。有研究认为25-羟维生素D储存量下降是继发于甲状旁腺素的减少,而不是1,25-二羟维生素D的代谢增加[20]。ISS研究中发现加倍维生素D3补给每日800IU,航天员血清钙离子浓度、尿中钙离子浓度及骨吸收较飞行前无明显变化,而骨生成明显增加[7]。但是补充过量的维生素D并没有对失重状态下骨组织产生保护作用,而且航天飞行时固有的肾结石和软组织异位钙化,所以应注意航天飞行中维生素D的供给量。药学专家指出地面上维生素D每日最大摄入量为4000IU;这一上限是否同样适用于航天飞行中目前尚不知晓。目前研究结论是航天飞行中维生素D摄入量800IU结合ARED可有效防止骨量丢失。

2.1.2维生素K:维生素K参与蛋白中G-羧基谷氨酸(Gla)的合成,比如骨Gla-骨钙蛋白和基质Gla-蛋白。航天飞行中由于骨钙蛋白钙结合能力的提高和尿排钙增加导致维生素K缺乏。因此,可通过补充维生素K来干预钙平衡和骨代谢。有报道[21]维生素K2可降低血清中羧化不全骨钙蛋白水平,并提高血清骨钙蛋白水平,保持腰椎骨密度,并防止骨质疏松患者骨折的发生。尽管如此,维生素K2对骨代谢和骨量的影响尚无报道。另一方面,有报道[22]航天飞行中应用维生素K1后尿中I型交联羧基末端肽胶原没有变化、血清骨特异碱性磷酸盐水平升高,从而推测维生素K1对骨吸收没有影响,但是可以对抗骨形成的降低。研究发现老年女性的髋部骨折发生率和血清羧化不全骨钙蛋白水平呈正相关[23],而维生素K1对血清羧化不全骨钙蛋白的作用可能防止航天员骨质疏松性骨折的发生。因此,维生素K在太空飞行骨转换中有很重要的作用。

2.2 蛋白质、矿物质

2.2.1蛋白质与钾:导致代谢性酸中毒的情况通常也对骨健康产生负面影响。同样,高蛋白或高含硫氨基酸,尤其是生酮饮食,可以增加尿钙分泌和降低尿液pH值。Remer等[24]研究设计出可以通过食物的钠、钾、钙、镁、氯化物、磷和蛋白质含量推算出尿液酸含量的数学模型。Michaud等[25]应用此模式通过问卷形式(24 h进食频率和进食量及种类)计算酸净产生量和尿液pH值。Frassetto等[26]研发了不同于Remer等的设计的模型,该模型可以通过饮食中总蛋白质和钾的含量计算内源性酸净产生量。该研究者们随后发现,饮食中的钠也在食物代谢性酸中毒中也起到重要作用[27]。更进一步的卧床氨基酸补给试验显示饮食中的酸和前体物质影响骨和钙的代谢。比如,受试者接受安慰剂和必需氨基酸联合碳水化合物补给饮食(每天45 g必需氨基酸、90 g蔗糖)共28 d,补给组饮食每日含有1.5 g蛋氨酸(是推荐量的1.13倍),蛋氨酸中的硫在体内转化为硫酸,因此蛋氨酸是酸产生的前体物质[28]。结果显示补给组尿液pH下降,提示破坏的蛋氨酸比利用的要多。可能是由于内源性酸产生过多,补给组骨吸收更严重,并且尿钙分泌增加。需要指出的是,这方面的研究是有争议的,不是所有的研究都得出如上结论。更进一步的研究需要回答pH值或者骨的生物标记的大幅度变化与骨净变化的相关程度以及控制血液pH的代偿机制是否对骨量无负面影响等问题。这些研究需要缜密设计并且控制诸多因素,包括能量摄入、钙、维生素D、磷和钾等。另外,受试者的健康情况,步行距离等,均需要考虑。

2.2.2钠/钠盐:超过需要量的钠盐摄入无论对航天员还是对普通人群均是高血压患病的主要危险因素,而且还将导致尿钙分泌增加,并易于出现骨质疏松,尤其是当钙吸收减少的时候。尚未充分阐明高钠盐摄入导致尿钙分泌增加的机制。尽管如此,通过近期的数据发现在年轻、健康人群中高氯化钠饮食导致轻度代谢性酸中毒[29]。这一发现和Frassetto等[30]的研究结果是一致的,他们发现在年长人群中高盐饮食导致体液酸度增高。所以有假设认为高盐饮食使总体pH值降低,激活破骨细胞,并且高钠消耗诱导骨吸收。如上所提到的,钠和氯化物包含在Remer等设计的模型中;然而,氯化钠是个例外,是影响肾脏酸负荷的独立因子,可能产生超过50%的饮食净酸产生量[27]。在Frings-Meuthen等严格控制的卧床试验中[31],破骨细胞激活的两个刺激因素(静止状态和高盐摄入)同时作用2周时,骨吸收的排出标志物几乎比试验前增加两倍(35%增加来源于静止状态、50%增加来源于高盐摄入)。因为轻度代谢性酸中毒是破骨细胞激活的主要原因,所以对抗pH降低的措施可以减轻破骨细胞的作用。在几项在较酸性饮食中添加碱性盐的试验中,发现破骨细胞活性降低而且(或)骨密度没有变化[32]。甚至在绝经后高盐摄入的女性,补给柠檬酸钾饮食可以减少尿钙增加,并且减轻骨吸收标志物[33]。在一个严格控制的交叉设计的研究中,在高盐饮食中加入碳酸氢钾(30mmol /d)可以代偿轻度代谢性酸中毒,降低高盐饮食诱导的糖皮质激素分泌增加;另外,尿钙减少12%,骨吸收标志物之一(N-端肽)减少8%。由此可见,尽管酸碱平衡在高盐饮食诱导的骨吸收过程中起到很重要的作用,但是目前仍有未知的因素参与其中。目前研究多是通过对照饮食研究(比较低钠摄入阶段和高钠摄入阶段的骨转换)来探索多高的钠摄入会在太空飞行中影响骨转换。但是,太空中钠摄入到何种程度会直接导致骨量丢失尚未知晓。尽管如此,考虑到目前航天员钠摄入量,很有可能减少钠摄入可以减轻骨量丢失。由于高钠摄入导致骨量丢失以及其他航天飞行中不良反应,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)尽了很大努力减少美国航天食品的钠盐含量。而Renneboog等[34]2006年发现低钠血症患者步态不稳,更容易跌倒和骨折;Verbalis等[35]2010年通过大鼠研究显示慢性低钠导致骨质疏松;Usala等[36]2015年通过30517例骨质疏松和46256例脆性骨折患者数据分析发现,慢性低钠血症患者发生骨质疏松的比值比最大,仅有近期低钠血症或慢性低钠血症的患者经历骨质疏松风险分别增加2.4倍和3倍。所以,航天食品中的钠盐浓度应有一定最佳范围,而不是越低越好,这是以后研究的重点。

2.2.3铁:血清铁蛋白是储存铁的主要形式,反映体内贮铁总量与铁的营养状态,铁蛋白亦是急性期反应蛋白航天飞行早期急性期反应时铁蛋白升高。虽然在长期航天飞行中平均铁蛋白水平并没有超过临床标准范围,但航天飞行早期铁蛋白升高仍与氧化损伤和骨吸收相关[37]。航天飞行中铁蛋白越升高,或者升高时间越长,股骨粗隆、股骨颈、骨密度降低越明显,并且航天飞行中铁蛋白或转铁蛋白指数与骨吸收生物学标记物(N-端肽、螺旋肽)或尿钙含量相关。人类研究支持上述观点:轻度铁负荷增加(在正常临床范围内)与骨量丢失相关,其机制考虑与氧化应激有关[38]。在6个月的太空站任务中,铁蛋白的变化与尿8-羟2-脱氧鸟苷(氧化损伤标记物)的变化相似[37]。由于航天飞行时生理变化会影响组织铁存储量,ISS制定的航天饮食中铁含量非常高。16天ISS食谱中铁含量每天20±6 mg,并且个别航天员在更长的任务中会有几周的铁摄入量达47 mg/d。而航天飞行中铁的参考摄入量为8~10 mg/d(男、女适用)[39],这与实际应用中差别较大。所以,航天飞行中适当的铁负荷仍有待进一步研究、规范。

2.2.4磷:人体中大部分磷在骨骼中以羟磷灰石的形式存在。很多年,人们一直认为磷的稳态调节受钙稳态调节的激素控制。随着调磷因子FGF23的发现,已研究得出成骨细胞和骨细胞分泌的FGF23调节磷酸盐代谢,并且直接参与维生素D代谢。磷和骨化三醇促进FGF23的转录、翻译、合成,从而导致尿磷排泄增多,抑制肾脏1-α羟化酶、刺激肾脏24-羟化酶进而进一步抑制肾脏骨化三醇的合成。铁储备和氧利用率,在航天飞行中可能改变的因素[40],也是FGF23的主要的调节因素。目前仍需要更多的航天飞行中磷稳态的调节细节的研究。

2.3 其他-Ω-3脂肪酸

2010年Zwart等[44]发现宇航员太空中摄入较多的鱼类,其骨量丢失程度减少。这一研究尽管没有对照组,地面上的研究亦证实Ω-3脂肪酸可减少骨吸收、刺激骨生成[41]。2007年Griel等[42]经随机对照研究发现人类6周植物源Ω-3脂肪酸摄入组可明显减少骨吸收;他们还发现骨吸收与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)呈正相关,提示Ω-3脂肪酸可减少炎症和核因子TNF-α的活动,后者是DNA转录的重要调节蛋白复合体。在其他研究中,Hogstrom等[43]发现16~22岁人群中血清中高浓度Ω-3脂肪酸和骨密度增高相关、Ω-6脂肪酸/Ω-3脂肪酸比例与脊椎骨密度呈负相关。迄今,微重力和Ω-3脂肪酸的相关研究有限。Zwart等[44]还发现航天飞行后更大量的鱼类摄入导致骨密度的变化较小。研究发现60 d卧床Ω-3脂肪酸摄入与尿N端肽呈负相关,后者是骨吸收的标志物。RAW264.7细胞中的NFκB p65通路在微重力环境中被激活,而Ω-3脂肪酸抑制NFκB激活。不仅骨矿物质含量丢失可引起骨承重力和密度降低,而且过量的骨吸收增加肾结石的危险性,人们开始关注Ω-3脂肪酸对肾结石危险性的相关性的研究。在几项研究中发现,鱼油或Ω-3脂肪酸可减少反复肾结石患者的尿钙分泌和肾结石的再发率[45]。

3 药物

很明显,由于失重状态下锻炼的负荷量和持续时间不足,由此得到的成骨刺激在维持骨量方面是不足够的。因此在研究运动对骨的益处的同时,评价药物对抗骨吸收的研究也在进行。

3.1 双膦酸盐

研究较多的为双膦酸盐,双膦酸盐抑制骨吸收,延长成骨细胞的寿命,在一定程度上促进骨生成。Lockwood等[46]应用双膦酸盐、Chappard 等[47]应用依替膦酸钠、LeBlanc等[48]应用阿仑膦酸钠、Shapiro等[49]静脉应用唑来膦酸以及在航天试验中LeBlanc等[50]应用阿仑膦酸钠,均研究了相关药物对抗骨吸收的作用。但是令人困惑的是部分研究试验组联合应用了ARED,而对照组应用了iRED。目前正在研究来阐明是否药物抗骨吸收的作用是独立于锻炼的。尽管如此,药物短期和长期的副作用仍是人们关心的热点。

3.2 激素

3.2.1雌激素:雌激素缺乏会刺激破骨细胞的生成,延长其寿命以及促进其活力。破骨细胞的有害性激活可以被雌激素和选择性雌激素受体调节剂(SERMs,比如雷洛昔芬)抑制[51]。Siu等[52]应用尾部悬吊大鼠模拟微重力条件进行雷洛昔芬对抗骨量丢失的试验。他们将尾部悬吊大鼠分为5组,蒸馏水组(对照组)、高剂量雷洛昔芬组、中等剂量雷洛昔芬、低剂量雷洛昔芬组、阿伦磷酸钠组,另外设立了地面卵巢切除组和假手术组。试验进行28 d。试验发现,尾部悬吊对照组和卵巢切除组骨小梁破坏和骨密度减低情况相仿,中等剂量雷洛昔芬组骨丢失程度及骨小梁破坏情况最轻,说明雷洛昔芬具有对抗废用性骨量丢失的作用。但是这些药物刺激刺激骨生成的能力有限,因为占据被抑制破骨细胞所挖掘的“骨穴”的是没有活力的成骨细胞。这些药物不能激活成骨细胞,也就是说,它们抗吸收但是不能促进骨生成。当然,某些雌激素因为可延长成骨细胞的工作寿命,故可一定程度上促进骨生成。

3.2.2睾酮:有人提出睾酮能够减轻航天飞行中骨量(和肌肉)丢失,这一理论基于在头低位卧床试验及航天飞行中发现人体循环中睾酮水平降低[53]。然而,在长期航天试验或卧床试验中并未证实其骨保护作用[54]:尽管外源性睾酮会刺激肌肉和骨骼,但是对于睾酮的副作用和微重力下睾酮对其他组织的反应仍不明了,所以还不能肯定睾酮是骨丢失的对抗措施。

3.2.3其他激素:甲状旁腺素相关蛋白(PTHrP)调节包括骨骼发育等许多生理过程,被称为力学感受器[55]。为了研究PTHrP在微重力环境下对骨丢失的作用,Camirand等[55]利用大鼠甲状旁腺素基因敲除方法结合真实航天环境下以及模拟微重力状态下细胞培养,证实PTHrP可以有效地阻止微重力诱导的骨小梁成骨细胞的死亡。另外,研究发现,微重力环境下瘦素水平升高,并且在头低位卧床60 d时达到最高水平;通过Spearman相关分析,发现血清骨钙蛋白与血清瘦素呈显著正相关,而瘦素的进一步应用仍有待进一步研究[56]。

3.3 其他

近期,人们发现他汀类药物促进啮齿类动物的骨形成功能并提高骨密度,具有促进成骨和抑制破骨的双向调节作用。他汀类药物是经典和有效地降脂药物,具有抗炎、抑制肿瘤生长和转移、促进血管生成、减少淀粉样肽、抑制T淋巴细胞等作用。国外关于他汀类药物在微重力环境中对抗骨丢失的作用研究不多,主要集中在口腔科的应用上,比如Arezoo等[57]发现辛伐他汀可以减小人类前牙正畸缺隙闭合术后在开放间隙的大小。国内曹国龙等[58]利用尾部悬吊大鼠发现洛伐他汀体内给药不能阻止尾悬吊大鼠骨量丢失,且对骨髓基质干细胞增殖能力和成骨分化能力无显著影响。这与田发明等[59]的研究结论相反,后者认为辛伐他汀体内给药可部分阻止股骨近端骨量丢失,但不能显著促进骨髓基质干细胞向成骨细胞分化。因此,关于他汀类药物对微重力状态下骨量丢失的作用仍有很多探索空间。

4 细胞因子与基因治疗

细胞因子与基因治疗早在2005年就已经有学者提出,比如LRP5、Wnt和BMP2信号通路,以及RANK-L骨保护素信号通路(在骨转换中调节破骨细胞的形成和成熟)[60]。这里,介绍一下新近的研究情况。Cazzaniga等[61]在模拟微重力下培养骨间充质干细胞(bMSC),发现HSP60、HSP70、环氧合酶2、超氧化物岐化酶2表达上调,某些促进成骨基因(RUNX2, OSX, OSP和 OSC)表达上调,但是并没有发现有骨晶体的增加。事实上,只有加入成骨混合刺激物(OM,含有维生素D3、磷酸甘油、维生素C),才能激活成骨细胞的分化,无论微重力环境还是正常1 g条件下均是如此。在此试验中,Cazzaniga等发现模拟微重力环境下培养bMSC I型胶原(COL1A1)基因表达没有上调。I型胶原组成骨基质的90%,并且是钙沉积的必备因素。他们的研究提示模拟微重力环境下培养基中无OM导致成骨细胞充分分化失败,是因为没有诱导COL1A1的表达。无论在模拟微重力环境下还是正常1 g重力下,只有当bMSC暴露于OM时,其基因表达水平才足够促使成骨细胞分化,进而有钙化的骨基质沉积。值得注意的是,bMSC钙的沉积和重力环境似乎无关,提示在这些基因中,只有COL1A1不是机械传感反应通路的基因。

Han等[62]在模拟微重力环境下含钙离子培养基中应用转化生长因子β(TGF-β)转染成年兔第三代骨髓髓核样细胞(BMMSCs)。在转染后第14天,发现了多边形髓核样细胞,上清液中的TGF-β以及BMMSCs中DNA含量均明显增加,免疫组化检验方法发现了II型胶原,RT-PCR方法发现了BMMSCs中蛋白多糖和II型胶原的mRNA表达。与对照组相比,TGF-β转染BMMSCs组在模拟微重力环境下有更强的蛋白多糖和II型胶原的合成能力,提示TGF-β可促进骨的生成。

Sun等[63]发现模拟微重力环境抑制成骨细胞样细胞MC3T3-E1,应用定量RT-PCR,他们发现微RNA-103(miR-103)表达上调,而且上调或下调miR-103可以抑制或者促进成骨细胞的增生。进一步试验表明模拟微重力下敲除或者过度表达miR-103,Cav1.2(L-型电压敏感钙离子通道(LTCC)的亚组)水平和LTCC电流也随之增强或减弱,提示模拟微重力下miR-103是成骨细胞Cav1.2通道的内源性衰减器。同时,他们发现当共同转染miR-103拮抗剂、Cav1.2小片段干扰RNA时,miR-103对成骨细胞增生的抑制作用消失。所以,Sun等认为miR-103在模拟微重力下通过抑制Cav1.2表达而抑制成骨细胞增生。这为失重状态下防治骨丢失提供了新的治疗靶点——miR-103。

另外,骨形态蛋白(BMP)是具有多种骨保护作用的原生骨形成信号分子。Siamwala等[64]基于对BMP的研究认识,构建出航天飞行中BMP信号通路模型,这将有助于微重力状态下以及模拟微重力状态下骨质疏松的防治。

5 未来发展方向

综上可知,失重状态下单纯依靠阻力训练等物理对抗措施是不足够的,营养支持必不可少,药物、基因治疗有很大前景和许多未知的领域,并且可能存在尚未发现的副作用,同时,航天飞行中尚有宇宙射线等其他情况同时影响骨的代谢过程。所以,未来研究微重力状态下骨量丢失的对抗措施应着重注意尽可能模拟航天飞行环境,采取综合对抗措施,精准量化饮食中关键成分以及应用药物、细胞因子、基因防治将成为人们关注的重点。

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